可可西里盐湖湖水外溢可能性初探

2011年9月可可西里地区卓乃湖溃决后,关于盐湖湖水能否外溢进入楚玛尔河继而成为长江的最北源是公众及学界普遍关注的话题。本研究基于2010-2015年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像、SRTM 1弧秒数据、Google Earth高程数据和五道梁气象台站观测数据,首次对盐湖变化、湖水外溢条件及其可能性进行分析。结果表明：卓乃湖溃决后,盐湖在2011年10月至2013年4月期间面积急剧增加,之后湖泊进入稳定扩张期,2015年10月27日盐湖面积为151.38 km²,是2010年3月3日湖泊面积的3.35倍。盐湖发生湖水外溢的条件是湖泊面积达到218.90~220.63 km²。由于SRTM和Google Earth高程数据间的差异,盐湖湖水外溢时的水位将比当前高12 m或9.6 m,相应湖泊库容增加23.71 km³或17.27 km³,届时湖水将由湖泊东侧流入清水河流域。尽管盐湖在未来10年内不可能发生湖水外溢,但是随着盐湖集水区的扩大及预估的区域未来降水量的增加,在更长时间尺度内盐湖发生湖水外溢并成为长江支流的可能性依然存在。     

青海可可西里东北部多秀湖和盐湖水化学特征研究

2016年3月系统采集了青海可可西里东北部多秀湖和盐湖的湖水及其入湖冰川融水。研究发现,两个湖泊湖水中离子含量均较高,主要阳离子含量顺序均为Na~+Mg~(2+)K~+Ca~(2+),主要阴离子含量顺序均为Cl~-SO_4~(2-)HCO_3~-CO_3~(2-);而入湖冰川融水的离子含量非常低。根据库尔纳可夫—瓦良什科水化学分类标准,多秀湖湖水属于硫酸盐型—硫酸镁亚型,盐湖湖水属于硫酸盐型—硫酸钠亚型。多秀湖和盐湖湖水Li—Mg—B的相关性均为正相关,说明两个湖泊中这3种元素的物质来源、搬运条件及富集环境具有很强的相似性。由于气候变暖导致大量矿化度低的冰川融水注入盐湖,矿化度较低的卓乃湖和库赛湖决堤湖水泄入盐湖,使得盐湖的面积较1997年扩大了5倍,湖水的矿化度降低了约10倍,而多秀湖近些年湖水矿化度变化较小。多秀湖湖水矿化度以及Li~+、Mg~(2+)和B_2O_3含量均较高,具有较好的资源潜在利用价值。     

可可西里盐湖及其沉积特征初步研究

通过对可可西里地区盐湖的沉积学、地球化学和遥感学的研究,发现该地区盐湖的水化学类型多数为硫酸镁亚型,个别为氯化物型,而没有碳酸盐型盐湖。盐湖水化学特征为矿化度高,pH值中性到偏弱酸性,密度在1.10 g/L左右;B-Li微量元素具有共生元素对属性,Sr-Ba、As-Hg等具反生元素对属性。盐湖中的锂、硼等物质很可能来自于与火山和断裂构造有关的地下热泉。沉积的盐类矿物主要为石盐、芒硝、无水芒硝,另有少量的水钙芒硝、白钠镁矾、方解石、石膏、菱镁矿等盐类矿物。依据现有数据和沉积剖面推测,可可西里最早的盐类沉积很可能达到60 ka左右。     

可可西里地区库赛湖变化及湖水外溢成因

以库赛湖研究区地形图、Landsat TM/ETM+和中国环境与灾害监测预报卫星HJ1A/BCCD影像为基础,结合五道梁气象站气温降水资料,利用地理信息技术和数理统计方法,对2011 年9 月可可西里地区库赛湖湖水外溢成因进行分析。结果表明,库赛湖湖水外溢发生在2011 年9 月20 日至30 日期间,卓乃湖湖水进入库赛湖是后者发生变化的直接原因,而库赛湖规模近20 年来的持续增长,尤其是2006 年之后湖泊面积快速增加是其湖水外溢的基础。卓乃湖湖水外泄的主要诱因是区域持续降水,其中8 月17 日和21 日强降水使卓乃湖于8 月22 日出现漫顶溢流,8 月31 日至9 月5 日、9 月16 日至17 日期间两次持续降水导致卓乃湖水量剧增,并在9 月14 日至21 日期间形成洪水。由于水量外泄,卓乃湖面积骤降,截至11 月29 日,湖泊面积168.07 km²,仅为8 月22 日湖泊面积的62%,共减少104.88 km²。库赛湖外溢湖水流入海丁诺尔后又进入盐湖,其中海丁诺尔湖水进入盐湖时间介于10 月6 日至20 日期间。外来湖水大量进入导致海丁诺尔和盐湖在10-11月份快速扩大。     

青海可可西里东部盐湖水化学及沉积特征初步研究

2008 a夏对可可西里地区东部4个新发现的盐湖,进行了卤水水化学组分、矿物组成及其石盐元素含量分析。结果表明,该区水体卤水矿化度高,湖表卤水富硼锂等组分。通过对化学组分及水化学特征系数的研究,卤水的水化学类型主要为硫酸镁亚型和硫酸钠亚型。卤水pH值随着矿化度的增加而降低。Na+、Cl-含量与总矿化度呈正相关,SO42-"与矿化度呈负相关。Li与Mg物源、迁移规律近似。本区盐类沉积物以石盐为主,石盐中Si、Al、Fe、Sr含量低,其间相关性好,物质来源可能为周围岩石风化。布查盐湖盐类沉积存在少量硬石膏、半水石膏和铁白云石,表明布查盐湖的盐类物质来源很可能与地下热水作用有关。     

青海可可西里主要湖泊湖底地貌研究

应用阈值法对青海可可西里地区主要湖泊的遥感影像进行水体信息提取,根据水体与其它地物在ETM+的5波段具有很好的区分效果,经反复尝试在该波段找到了适合各个湖泊的分离阈值。通过目视解读,并与相关地形图对比检验,湖泊水体可较为准确提取出。利用ENVI软件得到包含湖底信息的合成图像,选择其中信息丰富的假彩色合成图像进行解译,根据其色调并结合近岸地形信息初步判断出了湖底的地形地势,并在永红湖底发现了一个特殊的环状构造。     

Spatial-temporal characteristics of lake area variations in Hoh Xil region from 1970 to 2011

As one of the areas with numerous lakes on the Tibetan Plateau, the Hoh Xil region plays an extremely important role in the fragile plateau eco-environment. Based on topographic maps in the 1970s and Landsat TM/ETM+ remote sensing images in the 1990s and the period from 2000 to 2011, the data of 83 lakes with an area above 10 km² each were obtained by digitization method and artificial visual interpretation technology, and the causes for lake variations were also analyzed. Some conclusions can be drawn as follows. (1) From the 1970s to 2011, the lakes in the Hoh Xil region firstly shrank and then expanded. In particular, the area of lakes generally decreased during the 1970s–1990s. Then the lakes expanded from the 1990s to 2000 and the area was slightly higher than that in the 1970s. The area of lakes dramatically increased after 2000. (2) From 2000 to 2011, the lakes with different area ranks in the Hoh Xil region showed an overall expansion trend. Meanwhile, some regional differences were also discovered. Most of the lakes expanded and were widely distributed in the northern, central and western parts of the region. Some lakes were merged together or overflowed due to their rapid expansion. A small number of lakes with the trend of area decrease or strong fluctuation were scattered in the central and southern parts of the study area. And their variations were related to their own supply conditions or hydraulic connection with the downstream lakes or rivers. (3) The increase in precipitation was the dominant factor resulting in the expansion of lakes in the Hoh Xil region. The secondary factor was the increase in meltwater from glaciers and frozen soil due to climate warming.     

Spatial-temporal variations of lake ice phenology in the Hoh Xil region from 2000 to 2011

Lake ice phenology, i.e. the timing of freeze-up and break-up and the duration of the ice cover, is regarded as an important indicator of changes in regional climate. Based on the boundary data of lakes, some moderate-high resolution remote sensing datasets including MODIS and Landsat TM/ETM+ images and the meteorological data, the spatial-temporal variations of lake ice phenology in the Hoh Xil region during the period 2000–2011 were analyzed by using RS and GIS technology. And the factors affecting the lake ice phenology were also identified. Some conclusions can be drawn as follows. (1) The time of freeze-up start (FUS) and freeze-up end (FUE) of lake ice appeared in the late October–early November, mid-November–early December, respectively. The duration of lake ice freeze-up was about half a month. The time of break-up start (BUS) and break-up end (BUE) of lake ice were relatively dispersed, and appeared in the early February–early June, early May–early June, respectively. The average ice duration (ID) and the complete ice duration (CID) of lakes were 196 days and 181 days, respectively. (2) The phenology of lake ice in the Hoh Xil region changed dramatically in the last 10 years. Specifically, the FUS and FUE time of lake ice showed an increasingly delaying trend. In contrast, the BUS and BUE time of lake ice presented an advance. This led to the reduction of the ID and CID of lake. The average rates of ID and CID were–2.21 d/a and–1.91 d/a, respectively. (3) The variations of phenology and evolution of lake ice were a result of local and climatic factors. The temperature, lake area, salinity and shape of the shoreline were the main factors affecting the phenology of lake ice. However, the other factors such as the thermal capacity and the geological structure of lake should not be ignored as well. (4) The spatial process of lake ice freeze-up was contrary to its break-up process. The type of lake ice extending from one side of lakeshore to the opposite side was the most in the Hoh Xil region.     

近40 年可可西里地区湖泊时空变化特征

以可可西里地区1970s 地形图和1990s、2000-2011 年Landsat TM/ETM+遥感影像为基础,通过数字化和影像解译获取研究区83 个面积大于10 km²湖泊变化数据,并对湖泊变化成因进行了分析。研究结果表明:1) 1970s 初期至2011 年,可可西里地区湖泊经历了“先萎缩后扩张”的变化过程,其中1970s-1990s 期间湖泊面积普遍减小,1990s-2000 年湖泊出现扩张,并在2000 年恢复到1970s 湖泊规模,2000 年之后湖泊面积急剧增大。2) 2000-2011 年间,可可西里地区不同规模等级湖泊整体呈扩张趋势,但表现出一定的区域差异性。面积呈增加趋势的湖泊数量最多,亦分布最广,一些湖泊由于扩张迅速出现湖泊合并或湖水外泄情况;面积呈减少趋势或波动起伏的湖泊数量较少,零散分布在研究区中部和南部,湖泊动态变化与其自身补给条件或与下游湖泊(河道) 存在水力联系有关。3) 在研究时段内,降水增多、蒸发减少是可可西里地区湖泊扩大的主要原因,而气候变暖引起的冰川融水增加、冻土水分释放是次要原因。     

可可西里地区中更新世以来气候演化周期特征分析

以青藏高原腹地可可西里地区为研究区,于2006年8月取得一湖泊沉积钻孔,进深106m,地理位置35°13′05″N,93°55′52.2″E,命名为BDQ06。选择湖泊沉积物粒度和总有机碳作为气候代用指标。基于古地磁建立的年代框架为基础,分析了可可西里地区929 kaBP以来古气候变化的周期特征。选择的分析方法为功率谱分析、小波分析和奇异谱分析。结果表明地球轨道三要素偏心率（100 ka）、地轴倾角（41 ka）和岁差（23 ka、19 ka）的准周期成分在BDQ06孔沉积中有明显反映,同时也包含84、66、54、36、31、27、17、15、12 、11.5、10 ka等周期成分。说明本区气候变化既受到轨道参数的影响,同时也与地球系统内部其它因素变化有关。小波分析和奇异谱分析显示不同气候周期既可在同一时段内叠加存在,又可在不同的时段内独立存在。780 kaBP左右古气候周期发生转型,在此之前以41 ka为主,同时也存在100 ka周期成分,之后以100 ka周期为主,但580 kaBP开始气候周期信号变得复杂,可能是受到青藏高原构造隆升的影响,导致水动力条件发生变化有关。     

可可西里古近系石盐测井评价方法研究

可可西里雅西措组发育多层石盐层。为有效识别石盐矿深度、厚度,预测其工业品位,提出基于归一化后的自然伽马和密度曲线重构石盐指示曲线,用以划分石盐与砂泥岩,该方法与测井交会图法、测井曲线重叠法相比精度高。利用石盐指示曲线与石盐样品测试结果建立预测石盐矿工业品位相关关系,与自然伽马法、孔隙度曲线法计算的结果相比,误差小,应用效果良好。因此,测井方法在石盐勘探评价中具有广泛的运用前景。     

近10年来可可西里地区主要湖泊冰情时空变化

基于2000-2011年可可西里地区湖泊边界矢量数据、MODIS和Landsat TM/ETM+遥感影像和气象数据等资料,利用RS和GIS技术综合分析该地区主要湖泊冰情变化特征及其影响因素。结果表明：① 可可西里地区湖泊开始结冰和完全结冰出现在每年的10月下旬至11月上旬和11月中旬至12月上旬,湖泊由开始冻结至完全冻结持续时间约半个月;湖冰开始消融和完全消融时间较为分散,主要出现在每年的4月下旬至6月初和5月初至6月上旬,湖泊完全封冻期和封冻期为181 d和196 d。② 2000-2011年间,可可西里地区湖冰物候特征发生了显著变化,湖泊开始冻结和完全冻结时间推迟,湖冰开始消融和完全消融时间提前,湖泊完全封冻期和封冻期持续时间普遍缩短,平均变化速率分别为-2.21 d/a和-1.91 d/a。③ 湖冰物候特征及湖泊冰情演变是区域气候变化和湖泊自身条件共同作用的结果,其中气温、湖泊面积、湖水矿化度和湖泊形态是影响湖冰物候特征的主要因素,而湖泊热储量、地质构造等因素对湖冰演化的作用亦不可忽视。④ 可可西里地区湖泊冻结空间模式与消融过程相反,以湖冰由湖泊一岸扩展到另一岸的湖泊数量居多。     

聚焦变化中的盐湖:二次科考盐湖专题阶段性研究进展

青藏高原是我国重要的生态屏障,也是重要的盐湖分布区。在青藏高原第一次综合科考时曾对青藏高原盐湖开展过系统调查。二次科考在一次科考的基础上,加强了对一些工作程度不够的极端困难区的补充调查,还重点开展了气候变化及资源开发双重影响下青藏高原盐湖资源与环境的变化趋势;现代盐湖关键元素迁移、富集规律;古钾盐成矿预测;盐湖资源开发的生态环境效应等研究工作。经过近3年的系统工作,专题获得了大量一手科考数据,已取得了一批有显示度的科学成果。研究系统介绍了盐湖专题科考方案的整体思路、研究内容、技术路线、前期获得的亮点成果及下一步工作计划等。     

Burial and exhumation of the Hoh Xil Basin,northern Tibetan Plateau: Constraints from detrital (U-Th)/He ages

The uplift and associated exhumation of the Tibetan Plateau has been widely considered a key control of Cenozoic global cooling. The south-central parts of this plateau experienced rapid exhumation during the Cretaceous–Palaeocene periods. When and how the northern part was exhumed, however, remains controversial. The Hoh Xil Basin (HXB) is the largest late Cretaceous–Cenozoic sedimentary basin in the northern part, and it preserves the archives of the exhumation history. We present detrital apatite and zircon (U-Th)/He data from late Cretaceous–Cenozoic sedimentary rocks of the western and eastern HXB. These data, combined with regional geological constraints and interpreted with inverse and forward model of sediment deposition and burial reheating, suggest that the occurrence of ca. 4–2.7 km and ca. 4–2.3 km of vertical exhumation initiated at ca. 30–25 Ma and 40–35 Ma in the eastern and western HXB respectively. The initial differential exhumation of the eastern HXB and the western HXB might be controlled by the oblique subduction of the Qaidam block beneath the HXB. The initial exhumation timing in the northern Tibetan Plateau is younger than that in the south-central parts. This reveals an episodic exhumation of the Tibetan Plateau compared to models of synchronous Miocene exhumation of the entire plateau and the early Eocene exhumation of the northern Tibetan Plateau shortly after the India–Asia collision. One possible mechanism to account for outward growth is crustal shortening. A simple model of uplift and exhumation would predict a maximum of 0.8 km of surface uplift after upper crustal shortening during 30–27 Ma, which is insufficient to explain the high elevations currently observed. One way to increase elevation without changing exhumation rates and to decouple uplift from upper crustal shortening is through the combined effects of continental subduction, mantle lithosphere removal and magmatic inflation.     

吉兰泰盐湖地区沙漠环境变化的遥感研究

吉兰泰盐湖地区沙漠分布广泛。ＴＭ遥感影像显示该地区沙漠的分布主要受两条沙带的控制，一条沙带位于吉兰泰盐湖以西巴音乌拉山的西北部地区，该沙带向西与腾格里沙漠相连，移动速度很快；另一条沙带分布在吉兰泰盐湖的北部和东部，面积很大，沙体连成一片构成乌兰布和沙漠。吉兰泰盐厂于１９８８～１９９７年９年间，相继开展了“湖区补水、治沙一体化工程”等项目，对沙漠的治理工作已取得一定的效果。     

近20a察尔汗盐湖区景观格局变化与趋势分析

柴达木盆地主要景观类型为干盐湖和盐渍地,为了解区内各类景观类型空间分布特征、景观类型变化转移矩阵及变化趋势,分别选取了2000年、2010年、2020年作为3个关键研究时段,以Landsat TM多光谱卫星遥感数据为数据源,采用水体指数法与目视解译相结合的方法,建立了七类遥感图像解译标志,对近20a察尔汗盐湖区景观格局变化进行了分析。结果表明:察尔汗湖区的工矿用地面积、盐田面积、人工湿地(水库)面积在2000~2020年呈现出明显增加的趋势,而盐湖和干盐湖的面积呈现出明显减少的趋势;2000年以后,人工湿地(水库)的面积逐年增长达到了218.88 km²,在以盐滩戈壁为主的原生环境比较恶劣的盐湖区内,这片新生水域为当地野生动植物提供了十分宝贵的生境场所。     

大柴旦盐湖地表卤水底部沉积中硼酸盐的发现

１９５７年中国科学院盐湖科学调查队在大柴旦盐湖地表卤水区内进行钻探。结果表明，在地表下３．６─５．１米处有一层由碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐和淤泥形成的坚硬胶结层。该层岩芯样经系统的全化学分析、Ｘ─射线粉末衍射和结晶光学测定。确定该湖底硼酸盐是柱硼镁石（ＭｇＯ·Ｂ２Ｏ３·３Ｈ２Ｏ），这是除硼土之外，最早在该湖区发现的第一个天然硼酸盐矿物。     

可可西里土壤凝结水形成特征及其影响因素研究

青藏高原受气候变化影响,干湿过渡状况不断扩大,凝结水是旱区重要的水分补给来源,研究凝结水对青藏高原生态具有重要意义。为探究凝结水在青藏高原的形成特征以及影响凝结水形成因素,选取近年来受气候影响较大的可可西里盐湖地区作为研究区,使用微型蒸渗仪探究其0~10 cm土壤水分蒸发凝结特征,并利用相关回归分析、主成分分析探究影响凝结水形成因素。结果表明：（1） 在14:00—次日14:00期间,气温和土层温度均呈现出先减小后增大的变化趋势,0~10 cm土壤在00:00—10:00内有明显土壤凝结水形成,而在其余时间水量蒸发明显。大气水汽和土壤深层水汽组成土壤凝结水的比例约为1:3。当夜间近地空气相对湿度大于64%,近地气温小于3.8 ℃,5 cm土层温度低于4.1 ℃,有利于土壤凝结水的形成,平均水量可达0.2 mm·d^-1。（2） 相关分析表明土壤总凝结水量与5 cm土层温度和5~30 cm土层温度差呈显著负相关,而且凝结水量与相关因子的线性拟合效果较好;大气水汽凝结水量与气温呈现显著负相关,与相对湿度呈现显著正相关。主成分分析结果显示0~10 cm以上土层微气象因子对凝结水形成因素较大。     

1974—2009年西藏羊卓雍错湖泊水位变化分析

羊卓雍错(简称羊湖)是青藏高原南部最大的一个封闭型内陆湖泊,位于西藏自治区浪卡子县境内,与纳木错、玛旁雍错一起并列为西藏三大圣湖,是藏南地区重要的风景旅游区。始建于1989年的羊湖发电站于1997年正式投入运营,为世界上海拔最高的抽水蓄能电站。在全球气候变暖和人类活动的影响下,其湖面水位变化及其成因备受国内外关注。利用1974—2009年羊湖白地水文观测资料,分析了36年来羊湖水位年际、年内变化特征及其与自然要素(气温、降水和蒸发等)和人类活动之间的关系。结果表明,羊湖平均水位为19.06 m,历史最高值出现在1980年,为21.37 m,2009年水位降至17.08 m的历史最低值。自1974年有水位观测资料以来,羊湖水位呈波动式下降趋势,其中,1974—1977年水位表现为逐年下降,幅度为0.26 m/a;之后至1980年以0.4 m/a呈上升态势,1980年羊湖水位达到了历史最高值;此后,至1996年水位呈显著下降趋势,减少速率为2.08 m/(10 a),1996年是羊湖水位上升的一个转折点,至2004年水位在逐年上升;2004—2009年是一个水位显著下降的时段,速率为0.57 m/a,也是水位下降趋势最为显著的时段。羊湖水位下降年份占整个时段的56%,而44%的年份水位在上升。1974—1984年及2001—2005年水位高于多年平均值,而1985—2000年及2006年之后水位都低于多年平均值。羊湖水位的年内最低值一般出现在6月,最高值则在10月。羊湖年内水位变化对流域降水量的响应具有一定的滞后性,时间为2个月左右。羊湖水位变化主要是由降水波动、气温上升、蒸发的变化等自然因素共同作用的结果,特别是,流域年际降水量波动是湖面水位升降的主要影响因子,人为和工程的影响范围和程度均较小。自羊湖电站1997年运行以来,流域的环境在暖湿的气候大背景下有所改善,且对羊湖水位变化无明显影响。但如果电站不能蓄水与发电并举,达不到总体不消耗羊湖水量的设计目标和水量平衡,对羊湖水位的影响将不可忽视。     

可可西里古近系含盐系地层沉积特征及古盐湖成盐模式讨论

可可西里是羌北—滇西构造域中重要的新生代沉积盆地,其古近系红层是认识中国陆相微陆块成盐作用的重要窗口。该区南部沱沱河盆地、北部错仁德加盆地古近系雅西措群地层中明显包含两套含盐系地层,两套层系形成的时代、古气候条件相同,但古地理条件、古盐湖盆地规模、成盐机制各异。渐新世时期沱沱河盆地属于封闭型的干盐湖沉积,错仁德加盆地属于开放型干盐湖沉积环境,预示着青藏高原中部渐新世大可可西里盆地并非相互连通,其中小型盆地的沉积成盐环境存在差异。